食品用金属包装涂层的组合物及其制备方法、金属包装罐与流程

本发明属于高分子，具体涉及食品用金属包装涂层的组合物及其制备方法、金属包装罐。

背景技术：

1、传统金属包装的主要功能是将内容物与外界环境隔绝开来，一方面便于物流运输，另一方面通过隔绝氧气和微生物来延缓内容物腐败变质的速度。对于内容物而言，金属包装仅仅是一个良好的密封容器。然而，随着消费者对新鲜体验需求的日益增长，传统包装增加功能性创新的呼声也越发高涨。特别是在含有气体的饮料方面，这些气体对于提供消费者良好的品尝体验和直观的消费感受是不可或缺的要素。在国内目前的技术条件下，内含气体的饮料在经过充分静置后，开启包装时其内部含有的气体无法自主地从液体中迁移出来，形成肉眼可见的泡沫。充沛绵密的泡沫对于激发消费者的饮用欲望、提升消费体验具有很好的促进作用。因此，如何使得金属包装内的气泡能够快速溢出成为了提高消费者口感的关键因素之一。

2、在提高气体溢出速度的方法中，其中一种方法是改变金属包装的涂层组分。市面上常用食品接触金属包装涂料主要有环氧酚醛涂料、环氧氨基涂料、环氧丙烯酸基涂料、聚氯乙烯有机溶胶涂料等。其中环氧丙烯酸基涂料是两片罐内壁防腐蚀用的一类涂料，它是环氧树脂经丙烯酸、苯乙烯等改性剂处理制成的水性涂料，兼具了环氧树脂与丙烯酸树脂的优点，涂膜不但具有良好的金属附着性、防腐性而且有着良好的耐水性和耐光热性能。

3、专利（jp20078493a）公开了一种发泡性饮料用罐。该饮料用罐的内面设置有机树脂覆盖层，其覆盖层中粒径为0.3~7 μm的预定量的大径粒子的有机树脂覆盖材料占了前述罐的内面积的20%以上60%以下，粒径为0.03~0.2 μm预定量的小径粒子的有机树脂覆盖材料占了前述罐的内面积的剩余部分；且有机树脂覆盖层上形成有因大径粒子的至少一部分脱离而产生之凹部或因其残留而产生之凸部以及因小径粒子脱离而产生之凹部。其中有机树脂覆盖层由环氧丙烯酸或环氧酚醛或氯乙烯基有机材料中的至少一种，及熔点高于相应颗粒的聚乙烯基或聚酯基树脂中的至少一种形成。根据上述公开的技术，为了满足在罐内形成完全且有效树脂层的基础功能要求，需要大幅提高罐内涂料的使用量，这不仅会导致经济成本显著上升，而且还会增加施工难度，可能需要进行设备改造或使用特殊设备。

4、因此，希望提供一种环氧丙烯酸树脂乳液，由其制得的食品用金属包装涂层的组合物，不仅能保持原有耐腐蚀特性，同时还能加快金属包装内的气泡溢出速度，并且制备简单，涂覆用量少。

技术实现思路

1、本发明旨在至少解决现有技术中存在的上述技术问题之一。为此，本发明提供了一种食品用金属包装涂层的组合物，该涂层的组合物制备简单，使用方便，涂覆用量少，气泡溢出速度快，具有环境友好性和食品安全性。

2、为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

3、在第一方面，本发明提供了一种食品用金属包装涂层的组合物，在所述组合物中，以100重量份环氧丙烯酸树脂为基准，所述组合物还包含：二甲基乙醇胺10-25重量份、蜡浆0.5-3重量份、交联剂5-10重量份、消泡剂0.1-1.1重量份、优选0.5-1.1重量份、去离子水200-350重量份。

4、在一个优选实施方式中，所述环氧丙烯酸树脂由环氧树脂、双酚a、二甲基咪唑、乙二醇丁醚、甲基丙烯酸、丙烯酸、丙烯酸乙酯、苯乙烯、过氧化苯甲酰、正丁醇经催化剂扩链、接枝得到。

5、在一个优选实施方式中，所述环氧树脂、双酚a、二甲基咪唑、乙二醇丁醚、甲基丙烯酸、丙烯酸、丙烯酸乙酯、苯乙烯、过氧化苯甲酰、正丁醇的重量比为100：30-80：0.1-0.5：50-80：10-15：1-5：1-5：5-15：1-5：15-25。

6、在一个优选实施方式中，所述的蜡浆选自蒙旦蜡、聚丙烯蜡、聚四氟乙烯蜡、巴西棕榈蜡和石蜡中的至少一种。

7、在一个优选实施方式中，所述的交联剂选自聚酯树脂、聚氨酯树脂、三聚氰胺甲醛树脂、异氰酸酯树脂和酚醛树脂中的至少一种。

8、在一个优选实施方式中，所述的消泡剂选自byk-060、byk-061、byk-066n、byk-088中的至少一种。

9、在一个优选实施方式中，所述组合物为乳液形式，其中乳液的固含量为22-26wt%，粘度为18-22秒。

10、在一个优选实施方式中，所述环氧丙烯酸树脂中的环氧当量为5000-6000 g/mol。

11、本发明的第二方面提供一种食品用金属包装罐，包括金属主体和形成于金属主体内壁上的涂层，其中所述涂层由上述组合物形成。

12、另一方面，本发明提供了一种食品用金属包装涂层的组合物的制备方法，包括以下步骤：

13、由环氧树脂、双酚a、二甲基咪唑、乙二醇丁醚、甲基丙烯酸、丙烯酸、丙烯酸乙酯、苯乙烯、过氧化苯甲酰、正丁醇经催化剂引发剂扩链、接枝得到环氧丙烯酸树脂；

14、将100重量份所述环氧丙烯酸树脂与二甲基乙醇胺10-25重量份、蜡浆0.5-3重量份、交联剂5-10重量份、消泡剂0.1-1.1重量份、去离子水200-350重量份混合，制得所述组合物。

15、在一个优选实施方式中，所述环氧丙烯酸树脂通过下述工艺制备：

16、(1) 在环氧树脂中加入溶剂乙二醇丁醚、双酚a、二甲基咪唑，加热至175-185 ℃并保温2-3小时，直至环氧树脂的环氧当量达到5000-6000 g/mol，得到扩链的环氧树脂；

17、(2) 将正丁醇、丙烯酸、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸、苯乙烯、过氧化苯甲酰混合制成丙烯酸系物质的混合溶液；以及

18、(3) 将扩链的环氧树脂降温至120-130 ℃，缓慢滴加步骤（2）中的丙烯酸系物质的混合溶液，滴加速度为1-2 kg/min，保温1-3小时，得到环氧丙烯酸树脂。

19、在一个优选实施方式中，所述组合物通过如下方式进行：

20、将所述环氧丙烯酸树脂泵入搅拌釜中，加入二甲基乙醇胺和去离子水，搅拌2-4小时，得到混合乳液，将乳液的固含量调整至30-35wt %；以及

21、向得到的混合乳液加水，并加入交联剂，蜡浆，及消泡剂，得到乳液形式的组合物，其中乳液的固含量为22-26 wt %，粘度为18-22秒。

22、相对于现有技术，本发明的有益效果包括：

23、（1）本发明提供一种具有新配方的组合物，该组合物具有优良的耐腐蚀性和食品安全性，特别适用于形成食品用金属包装的涂层。

24、（2）本发明采用双酚a和丙烯酸对基础环氧树脂进行扩链和接枝得到环氧丙烯酸树脂，该树脂柔韧和硬度兼顾、附着与稳定性俱佳，且分子量远高于普通内喷涂，从而对包装罐的保护性有了明显的提高，包装罐例如啤酒罐由于运输损伤以及高温储存条件下的罐子拱底升高对涂层的破坏性有了更佳的防护性。

25、（3）本发明的乳液形式的组合物耐酸耐腐蚀，满足金属罐内涂涂料的性能要求，且无对人体和环境有危害的三聚氰胺，绿色环保。同时与目前国内普遍使用的金属罐内喷涂相比，其在静置低温状况下开罐后能让罐装液体例如啤酒产生丰富的啤酒泡沫，提高啤酒饮用的视觉及味觉效果。